基于电容法的活细胞浓度和电导率测量系统设计

发布时间：2020-06-22 00:52

【摘要】：细胞作为生命形式的基本单元,观察和记录细胞生长过程中的数量及形态变化能使人们更细致地了解生物的成长过程。基于电容法的活细胞浓度和电导率测量系统能检测出细胞在生长过程中的变化,在生物制药、医疗卫生、食品发酵等多个领域应用广泛。本文首先介绍课题的研究背景,强调了课题研究意义,论述了国内外活细胞浓度和电导率测量的发展状况,通过对比不同的测量方案,分析了各个方案的优缺点,结合现有的测量方法提出了改进后的整体方案,介绍了方案的模块组成,描述了各个部分的功能和相互关系。其次,具体讲述了系统的硬件设计和软件设计,系统包含检测模块、激励信号源模块、调理模块、采集转换模块和上位机。硬件部分详细描述了各个模块的具体组成和各自的功能,包括检测传感模块的结构尺寸和防水设计,信号源的方案和电路设计,调理电路的差分接收、同步解调、低通滤波、低频增益电路设计,采集电路的模数转换模块、电压转换模块、收发电路设计等。软件部分包括信号源的工作模式的选择,寄存器的配置,采集传输电路的寄存器配置,过采样的逻辑流程等。最后,搭建了系统测试环境,完成了基于电容法的活细胞浓度和电导率测量系统的软硬件测试。测试了激励信号源的单频模式和扫频模式两种信号输出方式,在100kHz~20MHz频率范围内能稳定输出。调试了调理电路,各级电路都能正常工作。测试了采集模块的采集传输功能。验证了上位机显示功能。分析了测量数据,系统的电导率测量范围能达到0~40mS/cm,介电常数能达到0~400pF/cm。测试结果表明,测量系统各功能模块都能稳定运行,满足设计要求。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.1;Q2-33
【图文】：

电导率测量,应用领域,浓度,电容法

中北大学学位论文比较耗费人力且人为误差影响较大，往往影响细胞浓度测定的准确性，且还不能对电导率等细胞所处环境参数进行测量。如今人们比较关注的是在线测量法，主要方法有荧光法、红外光谱法、光密度法、电容法等。其中电容法不仅可以测量活细胞浓度，记录活细胞数量变化，而且对细胞所处的溶液电导率也能进行测量。利用电容法能准确测定放线菌、植物细胞、酵母菌、细菌、霉菌等多种活细胞的浓度值，测量时受其他干扰因素影响小，测量精确度高，操作简单，关键是不影响细胞的生长过程，能实时地向人们传达细胞生长过程中的浓度和电导率变化信息，目前该方法使用范围越来越广泛，是一种在生物细胞检测领域很有研究和应用价值的方法。

在线分析仪,浓度,生物细胞

目前国外已经制造出商业化产品的主要ALE 生物科技公司，这两家公司研制的活细胞胞浓度和电导率的。年代，英国 ABER 仪器公司就基于电容法研发在线分析仪能实现生物细胞发酵和动植物细胞，能实时在线检测容器罐内活细胞的浓度、电导而且检测结果不受细胞碎片、溶液泡沫、细小颗有 200，210，220 和 230 四种型号生物细胞在线感头直径有 12mm 和 25mm 两种，探头长度可定容器的参数，最新的机型功能丰富，还能进行频作。ABER 公司开发出的细胞在线检测仪给微生，在世界生物行业和实验室生物研究中应用越来仪器设计经验，ABER 在生物量测量领域一直处

【相似文献】